Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Khoa học và Công nghệnhiệt đới, Số40, 12 - 2025
152
NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANINS TỪRAU CỦQUẢ
VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT CHỈTHỊTRONG MÀNG CHỈTHỊpH
CHO THỰC PHẨM
NGUYỄN DIỆU PHƯƠNG
(1)
, TRẦN THỊMINH TRANG
(1)
, PHAN THỊTUYẾT MAI
(1)
, PHẠM
THỊNGỌC MAI
(1)*
(1)
Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
*
Tác giảliên hệ: - Phạm ThịNgọc Mai
- Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
- 19 Lê Thánh Tông, phường Phan Chu Trinh, Hà Nội
-Điện thoại: 0982 384 588; Email: m.t.n.pham@gmail.com
-Điểm nổi bật:
Chiết thành công anthocyanins từ các loại rau củ quả.
Quy trình chiết anthocyanins từ bắp cải tím đơn giản cho hàm lượng
anthocyanins cao.
Ứng dụng anthocyanins là chất chỉ thị trong màng chỉ thị pH để chỉ
thị độ tươi của thịt lợn.
Tất cả các nguồn nguyên liệu chế tạo màng đều từ nguồn gốc tự nhiên,
rẻ tiền, có khả năng phân huỷ sinh học hoàn toàn.
Màng chỉ thị có độ nhạy cao với pH khi thực phẩm phân huỷ.
-Tóm tắt: Anthocyanins là hợp chất flavonoid có khả năng cảm biến pH, an
toàn cho sức khỏe và được ứng dụng trong chỉ thị độ tươi của thực phẩm.
Anthocyanins trong bắp cải tím có sự thay đổi màu sắc rõ rệt nhất trong khoảng pH
6-7, khoảng phù hợp để phát hiện sự hư hỏng của thịt. Hàm lượng anthocyanins tách
từ bắp cải tím phụ thuộc vào dung môi, tỷ lệ thể tích dung môi chiết/ khối lượng bắp
cải tím, thời gian và nhiệt độ chiết, hàm lượng đạt giá trị cực đại là 178,93 ± 5,37
mg/L khi chiết bằng nước với tỷ lệ dung môi/bắp cải tím là 5/1, ở 70°C trong 50 phút.
Sự thay đổi màu sắc được thể hiện qua phổ UV-Vis. Màng chỉ thị phân hủy hoàn toàn,
ứng dụng cao trong lĩnh vực thực phẩm được chế tạo từ các nguyên liệu tự nhiên, rẻ
tiền như nanocellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) (tách từ nguồn phụ phẩm vỏ
chanh leo) và anthocyanins chiết xuất từ bắp cải tím được ứng dụng để đánh giá độ
tươi của thịt lợn. Kết quả cho thấy màng có độ nhạy cao với pH, màng bắt đầu đổi
màu báo hiệu sự hư hỏng của thịt sau 12 giờ ở nhiệt độ phòng (25ºC) và 4 ngày ở
nhiệt độ lạnh (4ºC), khẳng định tiềm năng ứng dụng của màng trong kiểm soát chất
lượng thực phẩm.
Keywords: Anthocyanins, màng chỉthị, rau củquả, bắp cải tím, vỏchanh leo.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, vấn đề vềan toàn và chất lượng thực phẩm ngày càng được chú trọng
hơn do ảnh hưởng sâu rộng và trực tiếp đến sức khoẻcủa người tiêu dùng. Trong quá
trình lưu trữ, vận chuyển và tiêu thụ, thực phẩm dễbị tác động bởi các yếu tốmôi
http://doi.org/
10.58334/
vrtc.jtst.n
40
.
736
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Khoa học và Công nghệnhiệt đới, Số40, 12 - 2025
153
trường, nhiệt độ, vi khuẩn, ... làm giảm độ tươi và chất lượng. Theo các báo cáo hàng
năm, lãng phí thực phẩm gây ra tổn thất kinh tếtrực tiếp lên đến khoảng 1 nghìn tỷ
USD [1]. Chính vì vậy, việc tìm kiếm giải pháp cung cấp thông tin chính xác về độ
tươi và thời gian bảo quản thực phẩm, giúp nhà cung cấp và người tiêu dùng tối ưu
hoá việc sửdụng, đang thu hút được nhiều nghiên cứu.
Màng bọc thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong ngành thực phẩm, giúp bảo
vệsản phẩm khỏi bụi bẩn và duy trì chất lượng. Tuy nhiên, các loại màng bọc truyền
thống hiện nay chủyếu được làm từnhựa hoặc dầu mỏ, khó phân huỷsinh học, gây ô
nhiễm môi trường. Hơn nữa, chúng cũng không có khả năng cung cấp thông tin về độ
tươi của thực phẩm hay kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm một cách hiệu quả.
Hiện nay, một sốnghiên cứu đã chỉ ra tiềm năng ứng dụng của các chất chỉthị
pH từtựnhiên trong màng bảo quản thực phẩm, nhờvào tính an toàn, dễdàng chuẩn
bịvà không gây ô nhiễm môi trường [2, 3]. Trong các chất chỉthịtựnhiên,
athocyanins đặc biệt được chú ý nhờkhả năng phảnứng nhạy với các khoảng pH khác
nhau. Ứng dụng của anthocyanins được chiết xuất từquảviệt quất và nho trong lĩnh
vực chỉthịpH trong màng bảo quản thực phẩm cũng đã được nghiên cứu [4, 5].
Anthocyanins là một nhóm hợp chất flavonoid, thuộc họflavonoids, chịu trách
nhiệm tạo nên sự đa dạng màu sắc từhồng, đỏ, tím cho đến xanh đậm trong các loại
thực phẩm như khoai lang tím, hoa đậu biếc, bắp cải tím,…[6]. Do sởhữu các liên kết
giữa anthocyanidin và nhóm đường tạo nên các glycoside flavonoid, đồng thời là các
phân tửphân cực nhờchứa nhiều nhóm hydroxyl, nhờ đó mà anthocyanins dễ dàng
hòa tan trong nước và các dung môi phân cực [7]. Độ ổn định của anthocyanins bị ảnh
hưởng bởi một sốyếu tố như pH, nhiệt độ và ánh sáng [8]. Trong tựnhiên,
anthocyanins tồn tại dưới 6 dạng chính (Hình 1): Pelargonidin có màu đỏ cam chủyếu
tìm thấy trong quảdâu tây và các loại quả đỏ, cyanidin màu đỏ được tìm thấy trong
quả mâm xôi, delphinidin có màu xanh dương thường có trong quảnho, malvidin có màu
tím ở rượu vang và cuối cùng là peonidin có màu đỏ tím thường có trong quảviệt quất [9].
R
1
R
2
Cyanidin OH H
Delphinidin OH OH
Malvidin OCH
3
OCH
3
Pelargonidin H H
Peoidin OCH
3
H
Petunidin OCH
3
OH
Hình1: Công thức cấu tạo của 6 loại anthocyanins [10].
Anthocyanins được coi là chất chỉthịpH tự nhiên, an toàn và lành tính đối với
sức khoẻcủa con người. Trong môi trường axit hoặc kiềm, nhóm phenolic (-OH) trong
phân tửcó thểbịproton hoá hoặc deproton hoá, tạo thành một ion dương hoặc ion âm
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Khoa học và Công nghệnhiệt đới, Số40, 12 - 2025
và làm thay đổi điện tích và cấu trúc điện tửcủa phân tử(Hình 2). Sự thay đổi này tác
động đến các mức năng lượng của các orbital điện tử. Trong môi trường axit,
anthocyanins hấp thụánh sáng trong vùng quang phổxanh lam-xanh lục (khoảng 450-
560 nm), tạo ra màu đỏ. Ngược lại, trong môi trường kiềm, anthocyanins hấp thụánh
sáng ở bước sóng dài hơn, trong vùng quang phổ vàng cam (khoảng 570-620 nm) và
có màu tím xanh [11] .
Hình 2: Cơ chế đổi màu của anthocyanins trong các môi trường pH khác nhau.
Theo Gao, Zhang và cộng sự, pH cuối cùng của thịt được xử lý đúng cách sẽ ổn
định trong khoảng từ 5,8 đến 6,3, và nếu vượt quá 6,7 thì được coi là đã bị hỏng [12].
Trong quá trình này, các vi khuẩn phân huỷprotein và lipit trong thịt, giải phóng các
amino acid và sản phẩm phân huỷkhác. Một sốloại vi khuẩn tạo ra amoniac (NH
)
và các hợp chất kiềm khác từsựphân huỷ amino acid, làm tăng pH của thịt và khiến
môi trường trởnên kiềm hơn [12]. Theo Yanli Ma và các cộng sự, thí nghiệm đã xác
định tổng nito bazo bay hơi (TVB-N) và tổng sốvi sinh vật hiếu khí sống (TVC) trong
10 g thịt lợn. Giá trịTVB-N của thịt lợn tăng dần từ5,53 lên 12,96 mg/100 g trong
vòng 11 ngày bảo quản, cho thấy sựhình thành các hợp chất nitơ bay hơi trong thịt.
Sự thay đổi của pH và TVC có xu hướng tương tự với TVB-N, lần lượt tăng từ 6,08
và 5,00 (log CFU/g) lên 7,39 và 6,32 (log CFU/g) [13]. Do đó, mục tiêu của nghiên
cứu là tìm các nguồn nguyên liệu tự nhiên như khoai lang tím, hoa đậu biếc, lá nếp
cẩm, củdền, vỏthanh long, quảsim chín và bắp cải tím để chiết xuất anthocyanins có
khả năng thay đổi màu sắc rõ rệt trong khoảng pH này. Sau đó sẽ kết hợp anthocyanins
chiết xuất được cùng nanocellulose và carboxymethyl cellulose (CMC) tách từvỏ
chanh leo để chếtạo màng chỉthịthực phẩm có nguồn gốc hoàn toàn từtựnhiên, phân
hủy hoàn toàn, giá thành rẻvà có tiềm năng ứng dụng trong việc chỉthị độ tươi của thịt.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
Các hóa chất tinh khiết phân tích: nitric acid (HNO
) 65% (Xilong - Trung
Quốc), monochloroacetic acid (MCA) 99,7% (UK), citric acid ( C
H
O
) 99,5%
(Xilong - Trung Quốc), sorbitol (C
H

O
) 75% (Xilong - Trung Quốc) and sodium
hydroxide (NaOH) 99,9% (Xilong - Trung Quốc).
Các nguồn nguyên liệu: Khoai lang tím, hoa đậu biếc, lá nếp cẩm, củ dền, vỏ
thanh long, quả sim chín và bắp cải tím, ... được mua ở siêu thị, đảm bảo các loại rau
củ quả còn tươi.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Khoa học và Công nghệnhiệt đới, Số40, 12 - 2025
155
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Thiết bị
Độ hấp thụcủa dung dịch anthocyanins ởcác pH khác nhau, dung dịch
anthocyanins, dung dịch màng chỉthị, dung dịch màng CMC được đo bằng máy quang
phổhấp thụphân tửUV-Vis 1601 PC-Shimadzu (Nhật Bản), với bước sóng làm việc
từ400-700 nm và cuvet có chiều dày 1 cm.
Máy đo pH/nhiệt độ để bàn Hanna (Mỹ).
Máy đo màu Lutron RGB-1002 (Taiwan).
2.2.2. Qui trình chiết tách anthocyanins từrau củquả
Rau, củ quả, được rửa sạch, xay nhỏ bằng máy say sinh tố. 1 g nguyên liệu được
chiết trong dung môi ethanol/nước ở các tỷ lệ khác nhau, trong thời gian từ 30 đến 50
phút, nhiệt độ thay đổi từ 30°C đến 90°C. Dung dịch anthocyanins được lọc bằng giấy
lọc và để nguội đến nhiệt độ phòng (25°C). Lấy 1 mL anthocyanins thêm vào 4 mL
dung dịch các dung dịch pH khác nhau để quan sát màu sắc và tính hàm lượng.
Hàm lượng anthocyanins (mg/L) được tính theo phương pháp pH vi sai.
2.2.3. Phương pháp pH vi sai để tính hàm lượng của anthocyanins
(TCVN 11028:2015)
Hàm lượng anthocyanins được tính theo công thức pH vi sai:
α =
      
  
(mg/L) (1)
Trong đó: A: Độ hấp thụcủa anthocyanins với A = (A
 
−
A
 
)pH 1,0 − ( A
 
− A
 
)pH 4,5; MW = 449,2 g/mol là khối lượng
phân tửcủa cyanidin-3-glucosdie, DF là độ pha loãng; l là bềdày cuvet (cm); e =
26900 là hệsốhấp thụphân tửcủa cyanidin-3-glucosdie (l.mol

.cm

)
2.2.4. Chếtạo màng chỉthịpH
1 g CMC được hoà tan trong 15 mL H
Oở70°C trong vòng 30 phút, sau đó bổ
sung nanocellulose với nồng độ 6% phần khối lượng, khuấy liên tục trong vòng 30
phút nữa. Thêm acid citric 1% (so với khối lượng dung dịch), thực hiện phảnứng
trong 1 giờ. Tiếp theo, thêm dung dịch sorbitol 10% khuấy liên tục trong vòng 30
phút. Để nguội dung dịch và thêm tiếp 10 mL dung dịch anothocyanins vào hỗn hợp.
Đổ dung dịch tạo màng ra đĩa petri nhựa đường kính 8 cm, mỗi lần đổ 25 mL/đĩa petri.
Quan sát, chú ý dung dịch phải phủkín bềmặt đĩa, không có bọt và cặn rồi sấy trong
tủsấyở60°C.
2.2.5. Quy trình khảo sát độ bền màu của màng
Màng chỉthị pH được cắt theo kích thước 2x2 cm và được bảo quảnởnhiệt độ
phòng và trong điều kiện lạnh 4ºC. Khảo sát màu sắc của màng sau mỗi 24 giờbằng
máy đo màu Lutron RGB-1002 (Taiwan) trong vòng 10 ngày. Mức độ thay đổi màu
sắc (S%) của màng được tính toán theo công thức [14] :
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Khoa học và Công nghệnhiệt đới, Số40, 12 - 2025
156
S(%) =
|  
||  
||  
|

x100 (2)
Trong đó: R
,G
,B
là các giá trị màu ban đầu
R, G, B là các giá trịmàu sau các khoảng thời gian khác nhau
2.2.6. Quy trình khảo sát pH của mẫu thực
5 mẫu thịt lợn, mỗi mẫu 10 g được rửa sạch, sau các khoảng thời gian cố định
(mỗi 12 giờ ở nhiệt độ phòng và sau mỗi ngày ở nhiệt độ 4ºC), mẫu thịt được say cùng
90 mL nước cất. Hỗn hợp sau đó được lọc qua giấy lọc và đo pH của dung dịch [15].
3. KẾT QUẢ
3.1. Tối ưu các điều kiện chiết anthocyanins
3.1.1. Lựa chọn nguyên liệu để chiết anthocyanins
Hình 3: Anthocyanins chiết từcác loại rau, củ, quả khác nhau trong các môi trường
pH khác nhau.
K
h
o
a
i
l
a
n
g
t
í
m
Hoa đ
ậ
u
b
i
ế
c
L
á
n
ế
p
c
ẩ
m
C
ủ
d
ề
n
V
ỏ
t
h
a
n
h
l
o
n
g
Qu
ả
s
i
m
c
h
í
n
B
ắ
p
c
ả
i
t
í
m
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
5
6
6
6
6
6
7
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
8
9
9
9
9
9
10
10
10
10
10
11
11
11
11
11
11
12
12
12
12
6
1
9
10
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
1
2